卫星运动规律
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7、已知地球质量为M，半径为R，人造地球卫星绕 地球做圆周运动，质量为m，引力常量为G，周期为
2003年10月15日 神舟五号 杨利伟
2005年10月12日 神舟六号 费俊龙聂海胜
2008年9月25日 神舟七号 翟志刚刘伯明 景海鹏
2012年6月 神舟九号
2013年6月 神舟十号
1.人造卫星的轨道平面： 所有人造卫星的轨道均以地心为圆心
赤道轨道
极地轨道
其他轨道
如图所示，a、b、c三轨道中可以作为卫星轨道 的是哪一条？
人类何时登上月球 1969年7月16日9时32分，美国 阿波罗11号升空，19日进入月球轨 道，20日下午4时17分着陆，10时56分阿姆斯特朗踏上月面
对个人来说，这不过是小小的 一步，但对人类而言，却是巨大飞跃
我国的航天成就
1970年4月24日我国第一颗人 造卫星升空。
2007年10月24日嫦娥 一号月球探测器发射 成功
发射速度：从地球表面发射出去时的瞬时速度
1、第一宇宙速度（环绕速度） v1=7.9km/s 发射速度：从地球表面发射出去时的瞬时速度
说明： （１）第一宇宙速度是发射卫星的最小速度， 发射速度低于它，卫星将落回地面而不能绕地 球运转；
（２）等于这个速度，卫星刚好能在地球表 面附近作匀速圆周运动；
思考：如果卫星发射速度大于7.9km/s，卫星将怎样运行？
7.9km/s ﹤ v ﹤11.2km/s 物体绕地球运转，运
11.2km/s v
第二宇宙速度 ﹤16.7km/s
动轨迹是椭圆。 物体绕太阳运动
16.7km/s v
物体飞出太阳系
第三宇宙速度
三、人造卫星的力与运动的关系
解决天体（卫星）运动问题的基本思路：
1.把天体（或人造卫星）的运动看成是匀速圆周运 动，其所需向心力由万有引力提供
当卫星所受万有引力刚好提供向心力时，它的运行 速率就不再发生变化，轨道半径确定不变从而做匀 速圆周运动，我们称为稳定运行.
卫星的各物理量随轨道半径的变化而变化的规律：
①由 F=GMr2m=ma 知：r 越大，
F
越小，a=
GM r2
越小
②由 GMr2m＝mvr2得 v＝ GrM知：r 越大，v 越小．
人造卫星 宇宙速度
一、人造卫星的发展历程
卫星是一些自然的或人工的在太空中绕行星运动的物体 19世纪中叶俄罗斯学者齐奥尔科夫斯基首先提 出制造人造卫星的设想（喷气推进的多级火箭）
第一颗人造地球卫星何时何地发射成功
1957年10月4日苏联 第一艘载人飞船何时何地发射成功 1961年4月12日 苏联 加加林 东方一号载人飞船
G
Mm r2
m v2 r
mr2
mr( 2
T
)2
主线索。
2、在地面附近万有引力近似等于物体的重力，
Mm G R2 = mg
由上式得：GM = gR2
副线索。
在未知地球质量M的情况下，并且已知地球表面的
重力加速度g和地球半径R，可以用gR2替换GM，由
于这种代换的重要性，通常被称为黄金代换。
小是 A．11.2km/s B．7.9km/s
B
C．16.7km/s D．7.9m/s
5．若使空间探测器挣脱太阳引力的束缚，其发射速
度至少要达到
D A．环绕速度
B．第一宇宙速度
C．第二宇宙速度 D．第三宇宙速度
6．地球半径为R,地球表面重力加速度为g，则第一宇
A 宙速度为
A． gR B 2gR C 3gR D 2 gR
宇宙速度
第三宇宙速度
16.7km/s
第二宇宙速度
11.2km/s
11.2km/s>v>7.9km/s
第一宇宙速度
7.9km/s
二、宇宙速度
归纳总结：
发射速度：从地球表面发射出去时的瞬时速度
发射速度v
运动情况
v﹤7.9km/s
物体落回地面
v=7.9km/s
物体在地面附近绕地
第一宇宙速度 球做匀速圆周运动
G
Mm R2
v2 m
R
v
GM 7.9km/ s R
发射速度：从地球表面发射出去时的瞬时速度 该速度的求法还有其它方法吗？
问题：以多大的速度抛出这个物体，它才会绕地 球表面运动，不会落下来？(重力加速度 g=9.8m/s2地球半径R=6400km)
方法二：重力提供物体作圆周运动的向心力
mg m v2 v gR 7.9km/ s R
（1）离地面越高，线速度越 小
（2）离地面越高，周期越
大
（3）离地面越高，角速度越
小
（4）离地面越高，向心加速度越 小
三、人造卫星的力与运 动关系
地球
思考2：对于绕地球做圆周 运动的人造卫星：
它的线速度与第一宇宙速度的比较： 第一宇宙速度是贴近地面的卫星环绕速度，所以 做圆周运动的高空卫星的速度会比第一宇宙速度 小
第一宇宙速度是贴近地面的卫星环绕速度， 所以做圆周运动的高空卫星的速度会比第一 宇宙速度小
3．将太阳系中各行星绕太阳的运动近似看作匀
速圆周运动，则离太阳越远的行星
A．角速度越大
B．周期越大
B
C．线速度越大
D．向心加速度越大
B．
C．
4．D人． 造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必
须具有的速度，称为第一宇宙速度。第一宇宙速度大
③由 GMr2m＝mω2r 得 ω＝ GrM3 知：r 越大，ω 越小．
由 GMr2m＝m4Tπ22r 得 T＝ 4GπM2r3知：r 越大，T 越大．
四个字概括做圆周运动的卫星半径与描述卫星运动的物 理之间的关系：越高越慢
三、人造卫星的力与运 动关系
地球
思考1：对于绕地球圆周运
动的人造卫星：
四个字概括：越高越慢
二、宇二宙、速宇度宙速度
问题： 地面上的物体，怎样才能离开地球
300多年前，牛顿提出设想
问题：以多大的速度抛出这个物体，它才会绕地 球表面运动，不会落下来？(已知Ｇ=6.67×1011Nm2/kg2 , 地球质量M=5.89×1024kg, 地球半径
R=6400km)
方法一：万有引力提供物体作圆周运动的向心力
1．由于轨道调整的需要，“嫦娥二号”绕月做圆
周运动的半径减小，则它的 BD
A．线速度变小
B．加速度变大
C．周期变大
D．向心力变大
2．飞船B与空间站A交会对接前绕地球做匀速圆周运
动的位置如图所示，虚线为各自的轨道，则
AD A．A的周期大于B的周期
B．A的加速度大于B的加速度 C．A的运行速度大于B的运行速度 D．A、B的运行速度小于第一宇宙速度
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7、已知地球质量为M，半径为R，人造地球卫星绕 地球做圆周运动，质量为m，引力常量为G，周期为
2003年10月15日 神舟五号 杨利伟
2005年10月12日 神舟六号 费俊龙聂海胜
2008年9月25日 神舟七号 翟志刚刘伯明 景海鹏
2012年6月 神舟九号
2013年6月 神舟十号
1.人造卫星的轨道平面： 所有人造卫星的轨道均以地心为圆心
赤道轨道
极地轨道
其他轨道
如图所示，a、b、c三轨道中可以作为卫星轨道 的是哪一条？
人类何时登上月球 1969年7月16日9时32分，美国 阿波罗11号升空，19日进入月球轨 道，20日下午4时17分着陆，10时56分阿姆斯特朗踏上月面
对个人来说，这不过是小小的 一步，但对人类而言，却是巨大飞跃
我国的航天成就
1970年4月24日我国第一颗人 造卫星升空。
2007年10月24日嫦娥 一号月球探测器发射 成功
发射速度：从地球表面发射出去时的瞬时速度
1、第一宇宙速度（环绕速度） v1=7.9km/s 发射速度：从地球表面发射出去时的瞬时速度
说明： （１）第一宇宙速度是发射卫星的最小速度， 发射速度低于它，卫星将落回地面而不能绕地 球运转；
（２）等于这个速度，卫星刚好能在地球表 面附近作匀速圆周运动；
思考：如果卫星发射速度大于7.9km/s，卫星将怎样运行？
7.9km/s ﹤ v ﹤11.2km/s 物体绕地球运转，运
11.2km/s v
第二宇宙速度 ﹤16.7km/s
动轨迹是椭圆。 物体绕太阳运动
16.7km/s v
物体飞出太阳系
第三宇宙速度
三、人造卫星的力与运动的关系
解决天体（卫星）运动问题的基本思路：
1.把天体（或人造卫星）的运动看成是匀速圆周运 动，其所需向心力由万有引力提供
当卫星所受万有引力刚好提供向心力时，它的运行 速率就不再发生变化，轨道半径确定不变从而做匀 速圆周运动，我们称为稳定运行.
卫星的各物理量随轨道半径的变化而变化的规律：
①由 F=GMr2m=ma 知：r 越大，
F
越小，a=
GM r2
越小
②由 GMr2m＝mvr2得 v＝ GrM知：r 越大，v 越小．
人造卫星 宇宙速度
一、人造卫星的发展历程
卫星是一些自然的或人工的在太空中绕行星运动的物体 19世纪中叶俄罗斯学者齐奥尔科夫斯基首先提 出制造人造卫星的设想（喷气推进的多级火箭）
第一颗人造地球卫星何时何地发射成功
1957年10月4日苏联 第一艘载人飞船何时何地发射成功 1961年4月12日 苏联 加加林 东方一号载人飞船
G
Mm r2
m v2 r
mr2
mr( 2
T
)2
主线索。
2、在地面附近万有引力近似等于物体的重力，
Mm G R2 = mg
由上式得：GM = gR2
副线索。
在未知地球质量M的情况下，并且已知地球表面的
重力加速度g和地球半径R，可以用gR2替换GM，由
于这种代换的重要性，通常被称为黄金代换。
小是 A．11.2km/s B．7.9km/s
B
C．16.7km/s D．7.9m/s
5．若使空间探测器挣脱太阳引力的束缚，其发射速
度至少要达到
D A．环绕速度
B．第一宇宙速度
C．第二宇宙速度 D．第三宇宙速度
6．地球半径为R,地球表面重力加速度为g，则第一宇
A 宙速度为
A． gR B 2gR C 3gR D 2 gR
宇宙速度
第三宇宙速度
16.7km/s
第二宇宙速度
11.2km/s
11.2km/s>v>7.9km/s
第一宇宙速度
7.9km/s
二、宇宙速度
归纳总结：
发射速度：从地球表面发射出去时的瞬时速度
发射速度v
运动情况
v﹤7.9km/s
物体落回地面
v=7.9km/s
物体在地面附近绕地
第一宇宙速度 球做匀速圆周运动
G
Mm R2
v2 m
R
v
GM 7.9km/ s R
发射速度：从地球表面发射出去时的瞬时速度 该速度的求法还有其它方法吗？
问题：以多大的速度抛出这个物体，它才会绕地 球表面运动，不会落下来？(重力加速度 g=9.8m/s2地球半径R=6400km)
方法二：重力提供物体作圆周运动的向心力
mg m v2 v gR 7.9km/ s R
（1）离地面越高，线速度越 小
（2）离地面越高，周期越
大
（3）离地面越高，角速度越
小
（4）离地面越高，向心加速度越 小
三、人造卫星的力与运 动关系
地球
思考2：对于绕地球做圆周 运动的人造卫星：
它的线速度与第一宇宙速度的比较： 第一宇宙速度是贴近地面的卫星环绕速度，所以 做圆周运动的高空卫星的速度会比第一宇宙速度 小
第一宇宙速度是贴近地面的卫星环绕速度， 所以做圆周运动的高空卫星的速度会比第一 宇宙速度小
3．将太阳系中各行星绕太阳的运动近似看作匀
速圆周运动，则离太阳越远的行星
A．角速度越大
B．周期越大
B
C．线速度越大
D．向心加速度越大
B．
C．
4．D人． 造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必
须具有的速度，称为第一宇宙速度。第一宇宙速度大
③由 GMr2m＝mω2r 得 ω＝ GrM3 知：r 越大，ω 越小．
由 GMr2m＝m4Tπ22r 得 T＝ 4GπM2r3知：r 越大，T 越大．
四个字概括做圆周运动的卫星半径与描述卫星运动的物 理之间的关系：越高越慢
三、人造卫星的力与运 动关系
地球
思考1：对于绕地球圆周运
动的人造卫星：
四个字概括：越高越慢
二、宇二宙、速宇度宙速度
问题： 地面上的物体，怎样才能离开地球
300多年前，牛顿提出设想
问题：以多大的速度抛出这个物体，它才会绕地 球表面运动，不会落下来？(已知Ｇ=6.67×1011Nm2/kg2 , 地球质量M=5.89×1024kg, 地球半径
R=6400km)
方法一：万有引力提供物体作圆周运动的向心力
1．由于轨道调整的需要，“嫦娥二号”绕月做圆
周运动的半径减小，则它的 BD
A．线速度变小
B．加速度变大
C．周期变大
D．向心力变大
2．飞船B与空间站A交会对接前绕地球做匀速圆周运
动的位置如图所示，虚线为各自的轨道，则
AD A．A的周期大于B的周期
B．A的加速度大于B的加速度 C．A的运行速度大于B的运行速度 D．A、B的运行速度小于第一宇宙速度